Masterarbeit (abgeschlossen)

Sabrina Sommer

Einflüsse beton- und fertigungstechnologischer Parameter auf das Trag- und Verbundverhalten von hybriden Betonelementen

Beim maschinellen Tunnelbau in Tübbing-Bauweise werden die Randbereiche der Tübbingsegmente infolge von Biegewirkung, Lasteinleitung oder Querkraftübertragung planmäßig deutlich höher beansprucht als der Kernbereich. Insbesondere im Bauzustand werden die Segmente durch die Vortriebspressen der Tunnelbohrmaschine (TBM) zumindest lokal bis an oder sogar über die Leistungsfähigkeitsgrenze beansprucht.
Für einen dauerhaften und robusten Tunnelausbau in Tübbing-Bauweise ist daher eine material- und fertigungstechnologische Optimierung der Tübbingsegmente anzustreben. In diesem Zusammenhang ist ein hybrides Tübbingsystem denkbar, wobei verschiedene Betone miteinander kombiniert werden. In den hochbeanspruchten Randbereichen können bspw. äußerst duktile Hochleistungsstahlfaserbetone (HLSFB) vorgesehen werden, während im Kernbereich des Tübbings ein konventioneller Stahl- oder Stahlfaserbeton vorliegt.
Die Kombination unterschiedlicher Betone für die Herstellung von hybriden Tübbings erfordert eine Modifizierung des Fertigungsverfahrens. Dabei ist angedacht, „Einbauteile" aus HLSFB zu entwickeln, die vor der Betonage des eigentlichen Tübbings in der Schalung eingesetzt werden („frisch-an-fest" Variante). Neben der Modifizierung des Fertigungsverfahrens muss das Trag- und Verbundverhalten solcher hybriden Betonelemente unter Variation einschlägiger Parameter und unter realitätsnahen Beanspruchungen systematisch untersucht werden.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, neben der Optimierung der Fertigungstechnik zur Herstellung klein-formatiger Verbundkörper aus verschiedenen Betonen durch das „frisch-an-fest" Verfahren, den Einfluss beton- und fertigungstechnologischer Parameter (u.a. Oberflächengeometrie der Verbundzone, Betonierrichtung, Betonrezeptur) auf das Trag- und Verbundverhalten der so hergestellten hybriden Verbundkörper zu untersuchen. Die Auswirkungen durch die Variation der genannten Parameter auf das Trag- und Verbundverhalten der Verbundkörper soll dabei durch Scherversuche mit teilflächiger Vorbelastung sowie mit Haftzugversuchen eruiert werden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grundlage für die weitere Entwicklung und Optimierung eines hybriden Tübbingsystems.